Ученые DGIST и Калтеха в 65 раз повысили выход метана из CO₂ с помощью двойного сокатализатора
Материал подготовлен искусственным интеллектом на основе нескольких источников — ссылки на оригиналы приведены ниже.
Совместная группа исследователей из DGIST (Южная Корея) и Калифорнийского технологического института (США) разработала фотокатализатор, который преобразует углекислый газ в метан с выходом в 65 раз выше, чем у обычных катализаторов. Катализатор, использующий двойные сокатализаторы из диселенида молибдена и наночастиц платины на диоксиде титана, показал производительность 17,81 мкмоль/г под концентрированным солнечным светом. Подход стабилизирует обычно нестабильную металлическую фазу 1T-MoSe₂, преодолевая ключевое препятствие в фотокатализе.
Архитектура двойного сокатализатора
Группа под руководством Су-Ил Ина (DGIST) и Уильяма А. Годдарда III (Калтех) нанесла наночастицы диселенида молибдена (MoSe₂) и платины (Pt) на диоксид титана (TiO₂). MoSe₂ создаёт благоприятное микроокружение для активации CO₂, тогда как Pt быстро захватывает фотогенерированные электроны. Слоистая структура MoSe₂ обычно склонна к агрегации, но исследователи создали точный гетеропереход между TiO₂ и MoSe₂ для непрерывного переноса электронов. Это стабилизирует высокоактивную, но нестабильную металлическую фазу 1T-MoSe₂. Синергетический эффект двух сокатализаторов повышает каталитическую активность и долговечность.
Рекордный выход метана
При концентрированном солнечном освещении тройной фотокатализатор Pt/TiO₂-MoSe₂ произвёл 17,81 мкмоль/г метана. Это втрое превышает показатели при стандартном освещении. По сравнению с обычными катализаторами на основе TiO₂ выход метана вырос в 65 раз. Экспериментальные данные и расчёты методом теории функционала плотности подтвердили, что высокий поток фотонов от концентрации света и эффективный перенос заряда на границах раздела катализаторов являются ключевыми факторами повышения производительности. Результаты опубликованы в журнале Applied Catalysis B: Environment and Energy.
Что дальше
Команда DGIST и Калтеха планирует оптимизировать катализатор для более масштабных систем конверсии CO₂. Остаётся неясным, как двойной сокатализатор поведёт себя в реальных условиях с переменным солнечным светом и промышленными потоками CO₂.
1 источник
Ученые DGIST и Калтеха в 65 раз повысили выход метана из CO₂ с помощью двойного сокатализатора
